JPH03144187A - 繊維強化複合樹脂管及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 の１ 本発明は、特に、薄膜とされるフィルムの送りロール、
高速で運転される製紙用の送りロール、或は紙コータ用
ロールなどに好適に使用し得る軽量のロール、又は構造
物に用いる柱、梁或はバイブ、更には自転車のフレーム
などの種々の用途において使用可能の繊維強化複合樹脂
管及びその製造法に関するものである。

１米旦韮浦 例えば、合成樹脂フィルムのような２０〜３０μｍとさ
れる薄膜のフィルムを製造するときなどに使用される送
りロール或いは紙コータ用ロールなどは、高速にて回転
されると共に、回転の始動、停止を円滑に行なうことが
極めて重要である。もし送りロールの重量が大である場
合には送りロールの慣性が大となり搬送される薄膜フィ
ルムにしわが発生するといった問題が生じる。

そこで、このような送りロールは、現在は、アルミニウ
ムなどの軽量金属材料を使用して機械加工により作製さ
れているが、機械的強度の点で問題があると共に、軽量
化が不十分なために、場合によっては各ロールをモータ
などからベルトを介して駆動しなければならないことが
ある。

上記問題を解決する手段として、近年、このような送り
ロールを繊維強化複合樹脂を使用して製造することが提
案されている。

従来の繊維強化複合樹脂管は、円筒状のマンドレルを使
用し、該マンドレルの外表面を覆ってフィラメントワイ
ンディング法によるか、或は、プリプレグを用いてシー
トワインディング法により繊維強化樹脂層を形成し、該
繊維強化樹脂層を硬化した後、該硬化した繊維強化樹脂
層をマンドレルの軸線方向に沿って引き出し、その後、
繊維強化樹脂層の表面を切削し、研磨することにより製
造された。

が　　しよ　と　る しかしながら、上記構成の繊維強化複合樹脂管では、特
に、円滑な表面を必要とする場合の外表面の切削、研摩
加工時に、管の肉厚が薄いと「ビビリ」などが発生し、
外表面の切削、研摩加工ができないか、極めて困難であ
った。

このために、例えば強化繊維として高強度の炭素繊維を
使用することにより、最終製品としては肉厚を１〜２ｍ
ｍ程度にまで薄（し得る管であっても、外表面の切削、
研摩加工のために予め肉厚が５〜７ｍｍの管を作製し、
肢管を切削、研磨することが必要とされるが、最終製品
としては肉厚を４ｍｍ程度とするのが限度であり、厚肉
の管とせざるをえなかった。このように繊維強化樹脂層
を厚内にて形成することは、当然に管の製造コスト及び
重量を増大させる一因となっている。

従って、本発明の目的は、薄肉の、且つ十分な強度を有
した軽量の繊維強化複合樹脂管及びその製造法を提供す
ることである。

を　　　るための 上記諸口的は本発明に係る繊維強化複合樹脂管及びその
製造法にて達成される。要約すれば本発明は、繊維強化
複合樹脂にて形成された中空管であって、内周部には、
軸線方向に沿って複数のリブを備えたことを特徴とする
繊維強化複合樹脂管である。

斯る繊維強化複合樹脂管は、（ａ）外表面に軸線方向に
沿って複数の溝が形成されたマンドレルを準備する工程
、（ｂ）次いで、前記マンドレルの外表面の溝内へとプ
リプレグなどのリブ材を配置する工程、（ｃ）必要に応
じて、前記リブ材を前記マンドレルの外表面の溝内へと
押圧し、該リブ材をマンドレルの外表面と概略同一の直
径に整形する工程、（ｄ）リブ材にて溝内が充填された
前記マンドレルの外表面を覆って繊維強化樹脂層を形成
し、該繊維強化樹脂層及びリブ材を一体として硬化する
工程、（ｅ）前記硬化された繊維強化樹脂層、及び該繊
維強化樹脂層と一体に形成されたリブ材をマンドレルの
軸線方向に沿って引き出し、その後、必要に応じて、該
繊維強化樹脂層の外表面を切削、研磨する工程、を有す
る製造法によって好適に製造し得る。

及土り 次に、本発明に係る繊維強化複合樹脂管の一実施例を図
面を参照して具体的に説明する。

第１図を参照すると、本発明に係る繊維強化複合樹脂管
１は、繊維強化複合樹脂にて形成された所定長さ（Ｌ）
及び所定の肉厚（１）を有した繊維強化複合樹脂中空管
２かうなり、特に、その内周部に、軸線方向に沿って複
数のリブ３を備えたことを特徴とする。

リブ３の形状は、任意に設計することができ、例えば第
２図に図示するように円周方向に所定のピッチ間隔にて
配置された概略三角形断面を有するリブ３．第３図に図
示するように中空管２の内周部に連続して形成された概
略三角形断面のリブ３、更には、第４図に図示するよう
に円周方向に所定のピッチ間隔にて配置された概略矩形
断面を有するリブ３など、種々の形状が考えられる。

又、リブ３の寸法及び個数は、繊維強化複合樹脂管１の
用途、要求される強度、長さ、外径、肉厚などにより種
々に選定されるが、例えば、強化繊維として高強度の炭
素繊維を使用した炭素繊維強化複合樹脂管であって、管
の外径りが８２ｍｍ、肉厚ｔが３ｍｍ、長さしが１２０
０ｍｍである場合には、底辺βの長さ４ｍｍ、高さｈ３
ｍｍの大略三角形断面（面積Ｓ　：　６ｍｍ黛）のリブ
３を中空管２の内周部に３２個形成することにより、極
めて高強度の中空管２を得ることができ、外表面の切削
、研摩加工時に中空管２に「ビビリ」などが発生せず、
高精度の、最終製品外径が８０ｍｍ、肉厚２ｍｍの薄肉
管を得ることができた。

繊維強化複合樹脂中空管２及びリブ３は、強化繊維とし
ては炭素繊維、ガラス繊維又はアラミド繊維が使用され
、マトリクス樹脂としてはエポキシ、不飽和ポリエステ
ル、ウレタンアクリレート、ビニルエステル、フェノー
ル、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂及び、ナイロン６、
ナイロン６６、ナイロン１２、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ポリカ
ーボネート、ポリアセクール、ポリフェニレンスルファ
イド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスル
ファイド、ポリフェニレンオキシド、ノリル、ポリプロ
ピレン、ポリ塩化ビニール等の熱可塑性樹脂が好適に使
用される。更に耐熱性、耐候性を改良するための添加剤
及び着色剤等を添加することもできる。

又、前記中空管２と、該中空管２の内周部に一体に形成
されるリブ３は、通常は同じ材料にて形成されるが、異
なる材料にて形成することも可能である。

次に、以上の如き構成とされる本発明に係る繊維強化複
合樹脂管ｌの製造法の一実施例を図面に即して具体的に
説明する。

本発明に係る繊維強化複合樹脂管ｌを製造するに際して
使用されるマンドレル１０は、第５図及び第６図に図示
されるように、円筒形状とされるが、その外表面には軸
線方向に沿って満１１が複数形成される。溝１１の寸法
形状は、第１図〜第４図に関連して説明したリブ３と相
補形状を成すものとされ、所望に応じて任意に選択され
る０本実施例では、溝１１は第２図に図示するような概
略三角形断面を有しており、マンドレル１０の外表面に
等間隔ピッチにて８個形成されている。多溝１１の底面
部分、及び外周部との境界端縁部分は半径Ｒにて面取り
されるのが好適である。

又、マンドレル１０の一端には、後で説明するように、
マンドレル１０上に形成されたリブ付き中空管２を引き
抜（際のチャック部１２が一体に形成されている。

本発明に係る繊維強化複合樹脂管１を製造するに当たり
、先ず、第７図に図示されるように、前記マンドレル１
０の外表面の満１１内へとリブ材を、即ち、本実施例で
は細長状に丸められたプリプレグ１３を配置する。該プ
リプレグ１３の断面積は、溝１１の断面積Ｓと同等が或
は幾分大きくするのが好適である。又、リブ材としては
、所望によっては、硬化された細長状の繊維強化樹脂棒
或は細長状のアルミニウム製棒を各溝１１内に配置し、
必要に応じて更にその上に、プリプレグを充填すること
も可能である。

プリプレグ１３が溝ｌｌ内に配置されたマンドレル１０
は、第８図に図示するように、ローリングテーブル１４
．１５の間に配置され所定の圧力Ｐを受けながら転勤さ
れる。これによって、細長状のプリプレグ１３は、マン
ドレル１ｏの外表面の溝１１内へと密着して充填される
。もし、溝１１内に充填されたプリプレグ１３がマンド
レル１０外周面より突出した状態となった場合には、第
９図に図示するように、この突出した余分のプリプレグ
１３ａはカッターなどで切除し、マンドレルの外表面と
概略同一の直径となるように整形する。

次いで、第１０図に図示するように、プリプレグ１３に
て満１１内が充填された前記マンドレル１１の外表面を
覆って繊維強化樹脂層１６を形成する。繊維強化樹脂層
１６は、フィラメントワインディング法によるか或は、
プリプレグを用いてシートワインディング法により好適
に形成できる。該繊維強化樹脂層１６の厚さ及び長さは
所望に応じて任意に選定される。又、該繊維強化樹脂層
１６は、前記ローリングテーブル１４．１５間に配置さ
れ所定の圧力にて転動され、繊維強化樹脂層１６とプリ
プレグ１３とが一体に接合するようにされる。

このようにして繊維強化樹脂層１６が形成されたならば
、繊維強化樹脂層１６の表面にテープを巻き付けて締め
付け、次に、所定の温度に加熱することにより該繊維強
化樹脂層１６及びプリプレグ１３を硬化する。これによ
り、繊維強化樹脂層Ｉ６と、溝１１内のプリプレグＩ３
とは一体となって硬化する。

硬化された繊維強化樹脂層１６、及び該繊維強化樹脂層
１６と一体に形成された硬化プリプレグ、即ち、リブ３
とは、マンドレル１０より引き抜かれる。このとき、硬
化されたリブ付き中空管を効率よくマンドレルｌＯより
引き抜くために、第５図に一点鎖線にて図示するように
、マンドレル１０の外形とは相補形状をした当金３０を
利用することが好ましい。

次に、硬化された繊維強化樹脂層１６の外表面を所定の
径にまで切削し、研摩様にて研摩する。

なお、繊維強化樹脂層１６の両端面も所定長さに整形加
工する。このとき、本発明に従って形成された中空管２
は、内周部に形成したリブ３の作用により、例え薄肉で
あっても剛性が高く、切削研摩加工時に「ビビリ」など
を発生することがない。

上記方法にて、細長状プリプレグ１３及び繊維強化樹脂
層１６としては強化繊維として高強度の炭素繊維を、マ
トリクス樹脂としてエポキシ樹脂を使用し、外径りが８
２ｍｍ、肉厚ｔが３ｍｍ、長さしが１２００ｍｍであっ
て、リブ３は底辺βの長さ４ｍｍ、高さｈ３ｍｍの三角
形断面（面積Ｓ　：　６ｍｍ”　）のものを内周部に３
２個形成して、極めて高強度の中空管２を得ることがで
きた。この中空管２は、外表面の切削、研摩加工時に何
らの「ビビリ」などを発生せず、最終製品外径が８０ｍ
ｍ、肉厚２ｍｍの高精度、高強度の、薄肉管を得ること
ができた。

このように、本実施例によれば、高精度にて薄肉の且つ
高強度の繊維強化複合樹脂管１を製造することができる
。

当然に、本発明の繊維強化複合樹脂管１は、外表面を切
削、研摩加工することなく使用することも可能であり、
歪の小さな、強度が増大した繊維強化複合樹脂管を提供
することができる。

又、上記実施例の説明では、本発明の繊維強化複合樹脂
管１は断面が一定の円形とされる中空管であるとして説
明したが、本発明はこれに限定されることはなく、楕円
、三角形、四角形、多角形などの他の断面形状をした中
空管とすることもでき、又軸線方向に断面積が変化した
テーパー形状の管とすることも可能である。

支五五激１ 本発明は以上詳述したように、軽量化された、しかも充
分な強度を有する薄肉の繊維強化複合樹脂管を提供する
ことができ、又、その製造工程も簡単で製造工数及び時
間の減少、短縮ができ、生産性が向上するという特長を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る繊維強化複合樹脂管の一実施例
の斜視図である。 第２図〜第４図は、リブの形状を示す管の正面図である
。 第５図は、本発明に係る製造法を実施する際に使用する
マンドレルの一実施例の斜視図である。 第６図は、第５図のマンドレルの正面図である。 第７図及び第８図は、マンドレルの溝に細長状プリプレ
グを配置し、充填する態様を示す正面図である。 第９図は、マンドレルの溝に細長状プリプレグを充填し
た態様を示す一部正面図である。 第１０図は、マンドレルの表面に繊維強化樹脂層を形成
した状態を示す正面図である。 １：＆ｌ維強化複合樹脂管 ２：中空管 ３：リブ １０：マンドレル １１：溝 １３：細長状プリプレグ １６：繊維強化樹脂層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）繊維強化複合樹脂にて形成された中空管であって、
   内周部に、軸線方向に沿って複数のリブを備えたことを
   特徴とする繊維強化複合樹脂管。 ２）（ａ）外表面に軸線方向に沿って複数の溝が形成さ
   れたマンドレルを準備する工程、（ｂ）次いで、前記マ
   ンドレルの外表面の溝内へとリブ材を配置する工程、 （ｃ）必要に応じて、前記リブ材を前記マンドレルの外
   表面の溝内へと押圧し、該リブ材をマンドレルの外表面
   と概略同一の直径に整形する工程、 （ｄ）リブ材が配置された前記マンドレルの外表面を覆
   って繊維強化樹脂層を形成し、該繊維強化樹脂層及び前
   記リブ材を一体として硬化する工程、 （ｅ）前記硬化された繊維強化樹脂層、及び該繊維強化
   樹脂層と一体とされたリブ材をマンドレルの軸線方向に
   沿って引き出す工程、 を有することを特徴とする繊維強化複合樹脂管の製造法
   。